关节活动度是临床康复医学以及伤残鉴定中一个常见的检查项目。在康复医学中,医生将关节活动度作为评定患者关节术后的康复程度的一项重要指标。在伤残鉴定领域,工作人员需通过测量伤者的关节活动度来判定伤者的肢体伤残程度。如果不能准确鉴定伤残等级,将会引起大量的司法纠纷。因此,提高关节活动度的测量精度是一项十分迫切的临床需求。目前,临床普遍使用的测量工具是通用量角器。这种方法虽然简单,但精度低,通常估算到5°。后来人们又提出了拍摄X光片和照相法来计算关节活动度。将X光片应用于关节活动度的计算虽然提高了精度,但X光本身对人体有害,不易经常使用；而照相法对拍摄的角度有严格的要求,可重复性低。鉴于这种情况,本文提出了使用欧拉角求解人体关节的活动度。首先在每个体膜上固定3个反光小球,并将体膜绑在待测关节的两端,使反光小球和肢体之间保持相对静止的运动关系。接着根据反光小球之间的空间位置关系建立适当的关节坐标系,将关节的运动映射为关节坐标系绕坐标轴的转动。然后通过Polaris Vicra获取反光小球在设备坐标系下的坐标值并将它们转化到关节坐标系下。最后根据三个反光小球在关节坐标系下的坐标值计算出关节坐标系的旋转矩阵,并通过旋转矩阵解出关节坐标系转动的欧拉角。本设计还增加了配准方法以消除因关节运动的连锁反应而引起的误差,大大提高了算法的智能化程度和计算结果的精确度。经过临床实践证明,本文设计的这套系统测量精度能够达到0.2°,并且可以实时显示计算的结果,足以满足实际的应用需求。